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  <title>使用raw socket发送magic packet - whowin - 发表我个人原创作品的技术博客</title>
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<meta name="author" content="whowin" /><meta name="description" content="Magic Packet是进行网络唤醒的数据包，将这个数据包以广播的形式发到局域网上，与数据包中所关联的MAC相同的电脑就会被唤醒开机，通常我们都是使用UDP报文的形式来发送这个数据包，但实际上在进行网络唤醒的时候，只要报文中包含Magic Packet应该就可以唤醒相关的计算机，与IP协议、UDP协议没有任何关系，本文将试图抛开网络层(IP层)和传输层(TCP/UDP层)，直接在数据链路层发出Magic Packet，并成功实现网络唤醒，本文将提供完整的源代码。阅读本文需要有较好的网络编程基础，本文对网络编程的初学者有一定难度。
" /><meta name="keywords" content="linux, socket, hugo, dos" />






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          <article class="post">
    
    <header class="post-header">
      <h1 class="post-title">使用raw socket发送magic packet</h1>

      <div class="post-meta">
        <span class="post-time"> 2023-02-09 </span>
        <div class="post-category">
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    <div class="post-toc" id="post-toc">
  <h2 class="post-toc-title">文章目录</h2>
  <div class="post-toc-content always-active">
    <nav id="TableOfContents">
  <ul>
    <li>
      <ul>
        <li><a href="#1-magic-packet">1. Magic Packet</a></li>
        <li><a href="#2-相关技术要点">2. 相关技术要点</a></li>
        <li><a href="#3-在数据链路层发送magic-packet">3. 在数据链路层发送Magic Packet</a></li>
        <li><a href="#欢迎订阅-网络编程专栏httpsblogcsdnnetwhowincategory_12180345html"><strong>欢迎订阅 <a href="https://blog.csdn.net/whowin/category_12180345.html">『网络编程专栏』</a></strong></a></li>
      </ul>
    </li>
  </ul>
</nav>
  </div>
</div>
    <div class="post-content">
      <p>Magic Packet是进行网络唤醒的数据包，将这个数据包以广播的形式发到局域网上，与数据包中所关联的MAC相同的电脑就会被唤醒开机，通常我们都是使用UDP报文的形式来发送这个数据包，但实际上在进行网络唤醒的时候，只要报文中包含Magic Packet应该就可以唤醒相关的计算机，与IP协议、UDP协议没有任何关系，本文将试图抛开网络层(IP层)和传输层(TCP/UDP层)，直接在数据链路层发出Magic Packet，并成功实现网络唤醒，本文将提供完整的源代码。阅读本文需要有较好的网络编程基础，本文对网络编程的初学者有一定难度。</p>
<h2 id="1-magic-packet">1. Magic Packet</h2>
<ul>
<li>我比较喜欢把这个数据包称作&quot;网络唤醒包&quot;；有很多地方把它翻译成&quot;魔术包&quot;或者&quot;魔法数据包&quot;，我个人觉着太过表面，无法表达其实际的含义；本文将这个数据包称为&quot;网络唤醒包&quot;或者&quot;Magic Packet&quot;，二者具有完全相同的含义；</li>
<li>以前写过一篇与嵌入式相关的文章<a href="https://blog.csdn.net/whowin/article/details/126502495">《远程开机：一个简单的嵌入式项目开发》</a>，在嵌入式环境下使用Magic Packet进行远程开机的小项目，有兴趣的读者可以参考；</li>
<li><code>Magic Packet</code> 就是一个指定格式的数据包，其格式为：6 个 <strong>0xff</strong>，然后16组需要被网络唤醒的电脑的 <strong>MAC</strong> 地址，比如需要被唤醒的电脑的 MAC 为：<code>00:e0:2b:69:00:03</code>，则 <code>Magic Packet</code> 为(16进制表述)：
<div class="highlight"><div class="chroma">
<table class="lntable"><tr><td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code><span class="lnt">1
</span><span class="lnt">2
</span><span class="lnt">3
</span><span class="lnt">4
</span><span class="lnt">5
</span></code></pre></td>
<td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code class="language-plaintext" data-lang="plaintext"><span class="line"><span class="cl">ff ff ff ff ff ff 
</span></span><span class="line"><span class="cl">00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
</span></span><span class="line"><span class="cl">00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
</span></span><span class="line"><span class="cl">00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
</span></span><span class="line"><span class="cl">00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
</span></span></code></pre></td></tr></table>
</div>
</div></li>
<li>关于 <em>Magic Packet</em> 的更多的信息请参考
<ul>
<li><a href="https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E5%96%9A%E9%86%92">wikipidia-网络唤醒</a></li>
<li><a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Wake-on-LAN">wikipedia-Wake-On-Lan</a></li>
</ul>
</li>
<li>对Magic Packet也没有什么好解释的，理论上只要一个报文中存在这个Magic Packet，那么有网络唤醒功能的NIC都会相应，What is NIC? NIC就是网卡，Network Interface Controller；</li>
<li>但是大多数的 802.11 的无线网卡是收不到 Magic Packet 的，这一点在<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Wake-on-LAN">wikipedia-Wake-On-Lan</a>上有明确的说明；所以不要尝试在无线网卡上做网络唤醒，但是有一个叫做<strong>WoWLAN</strong>的标准是专门支持无线网卡的网络唤醒的，以后有时间的时候试一下；</li>
<li>通常发送Magic Packet是使用UDP广播的方式发，这方面的文章很多，有兴趣的读者可以百个度或者谷个歌去找一下，我的另一篇文章<a href="https://blog.csdn.net/whowin/article/details/126502495">《远程开机：一个简单的嵌入式项目开发》</a>也是用这种方式发的，这里就不赘述了；</li>
</ul>
<h2 id="2-相关技术要点">2. 相关技术要点</h2>
<blockquote>
<p>以下要点将会在本文的范例程序中用到，在此需要简单回顾以下。</p>
</blockquote>
<ul>
<li>
<p><strong>TCP/IP的五层网络模型</strong>(OSI 七层架构的简化版)</p>
<ol>
<li>应用层</li>
<li>传输层(TCP/UDP)</li>
<li>网络层(IP)</li>
<li>数据链路层(Ethernet)</li>
<li>物理层</li>
</ol>
</li>
<li>
<p><strong>基于TCP/IP的数据报文的结构</strong></p>
<ul>
<li>一个基于TCP/IP的完整报文结构为：以太网报头 + IP报头 + TCP/UDP报头 + data，如下图：</li>
</ul>
<p><img src="https://whowin.gitee.io/images/180002/sending_data_from_app_with_socket.png" alt="Packet structure based on TCP/IP"></p>
<hr>
</li>
<li>
<p><strong>以太网报头</strong></p>
<ul>
<li>以太网报头定义在头文件&lt;linux/if_ether.h&gt;中：
<div class="highlight"><div class="chroma">
<table class="lntable"><tr><td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code><span class="lnt">1
</span><span class="lnt">2
</span><span class="lnt">3
</span><span class="lnt">4
</span><span class="lnt">5
</span></code></pre></td>
<td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code class="language-C" data-lang="C"><span class="line"><span class="cl"><span class="k">struct</span> <span class="n">ethhdr</span> <span class="p">{</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">char</span>  <span class="n">h_dest</span><span class="p">[</span><span class="n">ETH_ALEN</span><span class="p">];</span>    <span class="cm">/* destination eth addr  */</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">char</span>  <span class="n">h_source</span><span class="p">[</span><span class="n">ETH_ALEN</span><span class="p">];</span>  <span class="cm">/* source ether addr  */</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="n">__be16</span>         <span class="n">h_proto</span><span class="p">;</span>             <span class="cm">/* packet type ID field  */</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl"><span class="p">}</span> <span class="n">__attribute__</span><span class="p">((</span><span class="n">packed</span><span class="p">));</span>
</span></span></code></pre></td></tr></table>
</div>
</div></li>
<li>h_dest字段为目的MAC地址，h_source字段为源MAC地址；</li>
<li>h_proto表示当前数据包在网络层使用的协议，Linux支持的协议在头文件&lt;linux/if_ether.h&gt;中定义；通常在网络层使用的IP协议，这个字段的值是0x0800(ETH_P_IP)；</li>
<li>但是本文中的 <strong>h_proto</strong> 字段要填写 <strong>0x842</strong>，很遗憾这个协议在头文件中没有定义，也基本找不到相关资料；</li>
</ul>
</li>
<li>
<p><strong>raw socket</strong></p>
<ul>
<li>可以参考我的另两篇文章<a href="https://blog.csdn.net/whowin/article/details/128766145">《Linux下如何在数据链路层接收原始数据包》</a>和<a href="https://blog.csdn.net/whowin/article/details/128891255">《如何使用raw socket发送UDP报文》</a>，这里仅做一个简单回顾；</li>
<li>打开一个raw socket
<div class="highlight"><div class="chroma">
<table class="lntable"><tr><td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code><span class="lnt">1
</span><span class="lnt">2
</span></code></pre></td>
<td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code class="language-C" data-lang="C"><span class="line"><span class="cl"><span class="kt">int</span> <span class="n">sock_raw</span><span class="p">;</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl"><span class="n">sock_raw</span> <span class="o">=</span> <span class="n">socket</span><span class="p">(</span><span class="n">AF_PACKET</span><span class="p">,</span> <span class="n">SOCK_RAW</span><span class="p">,</span> <span class="mi">0</span><span class="p">);</span>
</span></span></code></pre></td></tr></table>
</div>
</div></li>
<li>第三个参数还可以有其它选择，这个参数往往会对socket的接收产生影响，本文并不接收任何信息，所以对本文来说无关紧要。</li>
</ul>
</li>
<li>
<p><strong>struct sockaddr_ll</strong></p>
<ul>
<li>这个结构在&lt;linux/if_packet.h&gt;中定义，有关该结构的详细说明请参考其它文章，本文仅就相关字段做出说明；</li>
<li>这个结构与 IPv4 socket 编程中的结构(struct sockaddr_in)的作用类似，是用在raw socket上的一个地址结构，烦请自行理解，其中&rsquo;ll&rsquo;表示Low Level
<div class="highlight"><div class="chroma">
<table class="lntable"><tr><td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code><span class="lnt">1
</span><span class="lnt">2
</span><span class="lnt">3
</span><span class="lnt">4
</span><span class="lnt">5
</span><span class="lnt">6
</span><span class="lnt">7
</span><span class="lnt">8
</span><span class="lnt">9
</span></code></pre></td>
<td class="lntd">
<pre tabindex="0" class="chroma"><code class="language-C" data-lang="C"><span class="line"><span class="cl"><span class="k">struct</span> <span class="n">sockaddr_ll</span> <span class="p">{</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">short</span>  <span class="n">sll_family</span><span class="p">;</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="n">__be16</span>          <span class="n">sll_protocol</span><span class="p">;</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="kt">int</span>             <span class="n">sll_ifindex</span><span class="p">;</span>
</span></span><span class="line"><span class="cl">    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">short</span>  <span class="n">sll_hatype</span><span class="p">;</span>     <span class="c1">// Hardware Address Type
</span></span></span><span class="line"><span class="cl"><span class="c1"></span>    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">char</span>   <span class="n">sll_pkttype</span><span class="p">;</span>    <span class="c1">// Packet Type
</span></span></span><span class="line"><span class="cl"><span class="c1"></span>    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">char</span>   <span class="n">sll_halen</span><span class="p">;</span>      <span class="c1">// Hardware Address Length
</span></span></span><span class="line"><span class="cl"><span class="c1"></span>    <span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">char</span>   <span class="n">sll_addr</span><span class="p">[</span><span class="mi">8</span><span class="p">];</span>    <span class="c1">// Address(Hardware Address)
</span></span></span><span class="line"><span class="cl"><span class="c1"></span><span class="p">};</span>
</span></span></code></pre></td></tr></table>
</div>
</div></li>
<li>sll_family为协议族，和建立raw socket是使用的协议族要一致，所以肯定是AF_PACKET；</li>
<li>sll_protocol是标准的以太网协议类型，定义在头文件&lt;linux/if_ether.h&gt;中，通常情况下应该 ETH_P_IP(0x800) 表示IP协议，本文要填 <strong>0x842</strong>；</li>
<li>sll_ifindex是网络接口的索引号，我们可以根据接口名称使用ioctl获得；</li>
<li>sll_halen是硬件地址(MAC)的长度，ha是Hardware Address的意思，填常数 ETH_ALEN(定义在头文件&lt;linux/if_ether.h&gt;中)；</li>
<li>sll_addr是目的MAC地址</li>
<li>实际上，在发送数据时，由于sll_family和sll_protocol都是和socket中一样的，所以大多数情况下都可以不填，只要填sll_ifindex、sll_halen和sll_addr即可，但是本文的例子中，如果使用bind()绑定地址，应该尽量完整地填写，否则执行bind()是会出错。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2 id="3-在数据链路层发送magic-packet">3. 在数据链路层发送Magic Packet</h2>
<ul>
<li>
<p>先说一下目标，通常使用UDP发送Magic Packet的报文结构为：以太网报头 + IP报头 + UDP报头 + Magic Packet，我们的目标是：<strong>以太网报头 + Magic Packet</strong></p>
</li>
<li>
<p>先看源程序，文件名为：<a href="https://gitee.com/whowin/whowin/blob/blog/sourcecodes/180015/magic-packet.c">magic-packet.c</a>(<strong>点击文件名下载源程序</strong>)</p>
</li>
<li>
<p>报文是以广播的形式发出去的，发送广播时，以太网报头的目的MAC要全部填写0xff，(struct sockaddr_ll)中的sll_addr也要全部填写0xff；</p>
</li>
<li>
<p>尽管我们知道目的MAC，但是这个报文必须以广播报文发出，因为此时被唤醒的机器并没有开机，所以无法通过arp获知填写的MAC地址是否在局域网内，所以如果在以太网报头的h_dest中填上了要被唤醒的机器的MAC地址，报文是无法送达的；</p>
</li>
<li>
<p>关于使用ioctl获取接口索引号(Interface Index)和接口MAC的问题，请自行查找资料，或者参考文章<a href="https://blog.csdn.net/whowin/article/details/128891255">《如何使用raw socket发送UDP报文》</a>，这篇文章中有部分内容涉及到这个问题；</p>
</li>
<li>
<p>程序中写好了用send()或者用sendto()发送报文的代码，使用一个常量USING_SENDTO来控制，当USING_SENDTO为1时，将使用sendto()发送报文，否则使用send()发送报文；</p>
</li>
<li>
<p>如果使用send()发送报文，需要使用bind()绑定目的地址；</p>
</li>
<li>
<p>具体实践中，如果使用sendto()发送报文，(struct sockaddr_ll)中只需填写sll_ifindex即可，这个也许和运行环境有关，请自行测试；理论上说，只要编译通过，运行没有出错，就表示这个Magic Packet发送了出去，应该就可以起作用；</p>
</li>
<li>
<p>源程序中有详细的注释，其它也没有什么更多解释的。</p>
</li>
<li>
<p><strong>编译</strong>：<code>gcc -Wall magic-packet.c -o magic-packet</code></p>
</li>
<li>
<p><strong>运行</strong>：<code>sudo ./magic-packet enp0s3 00:e0:2b:68:00:03</code></p>
</li>
<li>
<p>由于使用了raw socket，所以必须以<strong>root</strong>权限运行；</p>
</li>
<li>
<p>如果你填写的ifname和mac都正确的话，mac所对应的电脑应该被远程唤醒；</p>
</li>
<li>
<p>这个程序并不好调试，因为能够在数据链路层侦听的工具不多，加上使用的协议号为0x842，使得大多数工具都无法使用，<strong>wireshark应该是可以的</strong>，而且<a href="https://wiki.wireshark.org/WakeOnLAN">wireshark的wiki</a>上说，它有专门针对0x842号协议的侦听，不过我没有试过，有感兴趣的读者可以试一下；</p>
</li>
<li>
<p>远程唤醒是需要硬件支持的，主板和网卡都要支持，但是目前绝大多数有线网卡都应该是支持的，但是可能要在BIOS和其它地方做一些设置，请自行搜索相关资料，并参考我的另一篇文章<a href="https://blog.csdn.net/whowin/article/details/126502495">《远程开机：一个简单的嵌入式项目开发》</a></p>
</li>
<li>
<p>运行结果截图：</p>
<p><img src="https://whowin.gitee.io/images/180015/screenshot-magic-packet.png" alt="Screenshot magic_packet"></p>
</li>
</ul>
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        2023-02-09
        
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